Спросим у физиков: в каком сосуде испарение происходит медленнее, возможно ли замедление процесса?

От каких факторов зависит скорость парообразования?

Сначала определяют факторы испарения:

1. Удельная теплота парообразования. Для воды во время кипения она составляет 2300 кДж/кг.

   Чем меньше температура жидкости, тем замедленнее движение молекул и выработка энергии.

   Их скорость движения снижается, благодаря чему они реже сталкиваются между собой и меньше образуют пар.

2. Насыщенный состав. Удельная теплота парообразования каждой жидкости различна. Соответственно, если в составе есть молекулы других веществ с меньшей теплотой, то и испарение будет меньше. Чем больше их в воде, тем слабее парообразование.
3. Объём воды. 300 мл быстрее испарятся, чем 3 л, т.к. жидкость состоит из меньшего количества молекул, необходимых для данного процесса.
4. Площадь поверхности. 1 л воды в кувшине с узким горлом будет дольше испаряться, чем 1 л в кастрюле, т.к. меньшее количество молекул контактирует с воздухом и высвобождается на поверхность.
5. Движение воздушных масс ускоряет процесс за счёт смещения молекул воды с её поверхности. При воздействии горячего воздуха это происходит ещё быстрее.
6. Наличие преграждающих примесей. Это может быть капля подсолнечного масла. Жители северных стран для снижения выделения влаги кожей смазывают лицо жирными средствами, дабы в морозную погоду не переохладить его.
7. Влажность окружающей среды. Чем она выше, тем меньше молекул воды в неё проникнет. Основная причина – больше молекул воды из воздуха возвращается на поверхность жидкости.

В каком цилиндре медленно испаряется?

На это влияет:

1. Площадь поверхности. При одинаковых внешних и температурных условиях вода быстрее испарится из сосуда с большей площадью. Это связано с тем, как много молекул контактирует с поверхностью.
2. Форма сосуда. На жидкость внутри него действуют и дно, и стенки. Если таковые прямые, как в цилиндре, на них меньше затрачивается силы со стороны давления воды. Стенки гранёного стакана выполнены так, что площадь дна меньше, чем у поверхности.

   Это значит, что давление на воду даёт направление вверх. Уравновешивание воды происходит с большими энергетическими затратами, что тоже в незначительной степени, но увеличивает испарение.

3. Материал сосуда. Тут основным фактором является удельная теплоёмкость материала. Чем сильнее он удерживает воду в горячем состоянии, тем быстрее она испаряется. Так, удельная теплоёмкость флакона из стекла составляет 840 Дж/кг, а свинцового цилиндра – 400 Дж/кг, и если эти сосуды не подогревать, и не удерживать воду в состоянии кипения, то в цилиндре она будет медленнее испаряться.
4. Скорость нагрева до точки кипения. Чем дольше сосуд нагревается, тем медленнее образуется пар от воды внутри него по сравнению с этой же процедурой, выполняемой в ёмкости из другого материала.

Какими способами можно замедлить?

Одним из новейших способов является намагничивание жидкости.

Из более доступных способов представлены нижеследующие:

Уменьшение площади поверхности

Чем меньше площадь поверхности, тем слабее процесс испарения. Поэтому воду из ковша можно перелить в бутылки или узкие глубокие контейнеры.

Охлаждение

Т.к. повышение температуры – один из главных факторов ускоренного испарения, для его замедления нужно остудить жидкость. Для этого в нее можно добавить лед, либо сам сосуд с водой поставить в тень или более прохладное место.

В таком случае снизится кинетическая энергия молекул, и они не так стремительно будут высвобождаться.

Уменьшение обмена воздуха над поверхностью

Для этого:

• посуду или искусственные резервуары накрывают крышками, плотно прилегающими брезентами и т.д. — воздух под покрытием, достигший точки насыщения, не впитывает излишки влаги, конденсат обратно стекает в воду;
• вокруг крупных водоемов возводят ветрозащитные сооружения — они, как и живые изгороди, уменьшают обмен воздуха над поверхностью за счет снижения скорости ветряного потока.

Увеличение давления воздуха

Как это работает:

1. В природе. Вода из водоёма плохо испаряется, когда межмолекулярное давление над его поверхностью становится высоким. Наглядный пример – штормы, когда относительная влажность воздуха становится максимально высокой.
2. В закрытом сосуде при использовании метода аэрации. Он заключается в распылении воды в воздухе, за счёт чего тот становится более насыщенным влагой.

Добавление примесей в воду

Исследование, отображённое в данной таблице, показывает, что примеси в составе воды снижают её скорость испарения.

А что используется в промышленности:

1. Для бетона. С помощью водного эмульсионного состава из специальных смол формируется лёгкая и ровная паронепроницаемая плёнка.

   Она используется на бетонных поверхностях для сохранения необходимого водного баланса.

2. Для нефтедобывающей промышленности. Чтобы нефть не испарялась при хранении в северных условиях, в неё добавляют небольшое количество состава, сделанного с использованием латекса, нерастворимых мыльных веществ и карбоксиметилцеллюлозы.

Таким образом, при добавлении некоторых примесей происходит образование тонкой плёнки, служащей мембраной, предотвращающей испарение.

При наличии ветра

Ветер всегда ускоряет испарение воды. Примером тому может послужить развешенная на балконе постиранная одежда. Сила ветра выталкивает молекулы воды, и в результате они высвобождаются, не образуя конденсата, а бельё становится сухим.

Единственным останавливающий моментом является полное насыщение воздуха. Горячий ветер способствует ещё большему испарению, чем холодный.

Какой метод самый эффективный?

Среди самых эффективных можно рассмотреть два варианта:

1. Омагничивание на производстве. Это экологически чистая технология с низкими материальными и энергетическими затратами.
2. Герметичное накрытие сосуда или резервуара. Самый простой пример — это плотно прилегающая крышка на кастрюле. Внутри посуды пар превращается в конденсат, стекающий по стенкам обратно в жидкость.

Заключение

Таким образом, испарение уменьшается при понижении температуры, увеличении скорости ветра и уровня насыщенности воздуха. Определив основной фактор, выбирают метод замедления этого процесса.